[實用新型]一種集成式兩步法生物質與煤共熱解裝置

有效

• 申請號: 201420393879.6
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN203999499U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李大鵬;王明峰;王寧波;王汝成;閆朋輝;劉丹;孔少亮;黃勇;張月明;劉巧霞
• 申請（專利權）人: 陜西延長石油（集團）有限責任公司碳氫高效利用技術研究中心
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B53/04;C10B57/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本實用新型涉及一種生物質與煤共熱解裝置，具體涉及一種集成式兩步法生物質與煤共熱解裝置。

背景技術

能源是人類賴以生存和發展的必要基礎，但隨著世界人口的增長及化石能源的日益減少，同時迫于環境保護、減少對環境污染等方面的壓力，探索新的可替代清潔能源顯得尤為重要。與化石能源相比，生物質能是一種可再生的，在節能減排、綠色環保等方面具有突出優勢的能源。

我國農作物秸稈的年產量約有600Mt，稻殼約50Mt，林業加工過程中產生的殘余物約有30Mt，三項總計折合標準煤215Mt。生物質是潛在能源和化學原料的重要寶庫，生物質的潔凈轉化已引起世界各國的高度重視。

熱解是煤或生物質熱加工過程中的重要初始階段，通過熱解可以獲得不同化學品和液體燃料。由于較小的H/C值，煤的熱解轉化率與液體產物收率通常較低，而生物質具有高的H/C值及揮發分含量，熱解得到的生物質油收率較高，同時能夠副產大量氫氣。如果煤在熱解過程中能夠有效利用生物質熱解產生的氫氣，實現氫氛圍下的熱解，即通過加氫熱解穩定煤熱解過程中的自由基，不僅有助于熱解產物液體收率的提高，而且還能夠替代純氫從而大幅降低生產成本。因此，利用生物質與煤共熱解技術生產液體燃料，實現二者的高效、清潔、綜合利用，對于保護環境、提高資源利用效率具有重要的意義。

現有的研究證明生物質與煤共熱解能夠發生協同效應，使液體產物收率增高，但目前的研究大部分處于基礎研究階段，通常是在熱天平或固定床中開展的實驗研究。Dong Kyoo Park等利用TGA及固定床反應器，通過改變生物質與煤的混合比研究鋸屑與煙煤的共熱解反應過程，發現生物質能促進煤的熱解，表現為共熱解混合物的轉化率及收率高于生物質與煤單獨反應時的加和。(參考文獻：Dong Kyoo Park，Sang Done Kim，See Hoon Lee，etc.Co-pyrolysis characteristics of sawdust and coal blend in TGA and a fixed bed reactor.Bioresource Technology，2010，101：6151–6156)。Li Zhang等研究發現煤與生物質在落下床反應器中共熱解產生的焦油收率大于煤與生物質單獨熱解時熱解生成焦油的加和，而焦含量低于單獨熱解生成焦的加和。(參考文獻：Li Zhang,Shaoping Xu,Wei Zhao,Shuqin Liu.Co-pyrolysis of biomass and coal in a free fall reactor.Fuel,2007,86:353-359)。實用新型專利200710012661.6提及了一種生物質與煤快速共熱解制備液體燃料的方法，該專利通過固體熱載體快速加熱的方式，實現相對大量的生物質和少量的煤在富氫環境下快速共熱解，該方法有利于提高熱解焦油產率和品質，但該專利利用固體熱載體將生物質與煤同步加熱，并通入熱解富氫循環氣，來增產液體產物收率，忽視了生物質的熱解溫度范圍比煤的熱解溫度范圍低的特性，沒有充分利用二者的協同效應。

綜合現有文獻與專利可知，生物質與煤在一定條件下共熱解存在協同效應，但目前進行的研究多處在固定床等基礎研究階段，現有專利也沒有充分利用生物質與煤熱解溫度不同的屬性，沒有充分利用二者的協同效應。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術中存在的缺點，提供一種集成式兩步法生物質與煤共熱解裝置，利用兩步法將生物質熱解與煤的熱解分開，用生物質熱解的富氫熱解氣為煤的熱解提供加氫氛圍，從而產生協同作用，促進液體收率的提高，另外，裝置可加壓操作，利于工業化放大。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：包括氣缸，氣缸的氣體出口分為若干路，第一路經生物質輸送裝置連接至反應器的底部入口；第二路經煤輸送裝置后連接至反應器的頂部入口；反應器的出口連接凈化回收單元；所述的反應器外側設置的加熱爐分為位于上半部的高功率加熱爐和位于下半部的中等功率加熱爐；

所述的煤輸送裝置的物料入口連接煤料斗，生物質輸送裝置的物料入口連接生物質料斗。

所述的反應器的底部入口還經設有氣體預熱器的管路連接至氣缸的出口。

所述的反應器的底部連接氣體預熱器的入口為預熱氣入口，且預熱氣入口為三至十二個，且呈圓周均布。

所述的煤料斗和煤輸送裝置之間串聯有煤鎖斗和煤發送罐。

所述的生物質料斗和生物質輸送裝置之間串聯有生物質鎖斗和生物質發送罐。